DE2315845A1

DE2315845A1 - Verfahren zur herstellung von aus schichten bestehenden elektrischen schaltungen

Info

Publication number: DE2315845A1
Application number: DE2315845A
Authority: DE
Inventors: Peter Schaefer; Leo Dipl Phys Schweri
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1973-03-09
Filing date: 1973-03-30
Publication date: 1974-09-12
Also published as: CH556129A; JPS50368A; FR2220965A1; FR2220965B3; BE811983A

Description

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Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie, Baden (Schweiz)

Verfahren zur Herstellung von aus Schichten bestehenden elektrischen Schaltungen

Die vorliegende Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aus Schichten bestehenden Schaltungen, insbesondere von Dünnschicht schaltungen, bei dem auf ein elektrisch isolierendes Substrat eine erste elektrisch leitfähige Schicht, darüber eine elektrisch isolierende Schicht und danach eine zweite elektrisch leitfähige Schicht* aufgebracht wird.

In der Dünnfilmtechnik, oder der auf dieser Technik basierenden

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Hybridtechnik, werden auf den verschiedensten Trägermaterialien unterschiedlich leitende Schichten aufgebracht, die durch verschiedene Verfahren zu Reitern, Widerständen, Kondensatoren oder miteinander kombiniert zu ganzen elektrischen Schaltkreisen verarbeitet werden.· Die so hergestellten elektrischen Komponenten oder Schaltkreise zeichnen sich durch grosse Flexibilität, gute Zuverlässigkeit, hohe Präzision, "kleinen Platzbedarf und hohe Widerstandsfähigkeit gegen radioaktive Strahlung aus.

Zur Zeit werden hauptsächlich zwei Verfahren zur Herstellung von Dünnfilmschaltkreisen angevfendet; das additive und-näas subtraktive Verfahren. Beim additiven Verfahren wird eine gewünschte geometrische Form der Schichten ' durch. Aufbringen dieser Schichten durch eine Maske mit entsprechend geformten Ausnehmungen hindurch erreicht. Beim subtraktiven Verfahren bedecken die Schichten, die nach verschiedenen bekannten Verfahren hergestellt sein können, die gesamte Fläche, auf der die Dünnfilmschaltung hergestellt werden soll. In einem oder mehreren Aetzprozessen werden nun die gewünschten Strukturen durch Anwenden photolithographischer Techniken herausgearbeitet.

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Sowohl das additive wie das heute bevorzugt verwendete subtraktive Verfahren weisen Vorteile, aber auch gewisse Mängel auf, die im folgenden aufgeführt werden sollen;

a) Additives Verfahren

- Grosse Freiheit in der »Vah.1 der 1,-iaterialien, aus denen Schichten hergestellt werden sollen.

- Das Passivieren von Schaltungen oder Teilen davon ist leicht möglich.

- Es können nicht beliebige geometrische "Formen der Schichten mit einer Maske allein realisiert werden. Die Maske muss in Jedem Fall zusammenhängend bleiben.

- Es sind komplizierte Vorrichtungen notwendig, um die Masken zu wechseln. Von der Präzision dieses Maskenwechslers hängt auch die Präzision der hergestellten Dünnfilmschaltxmg ab. Aus diesem Grunde lassen sich nicht beliebig feine geometrische Muster in den Schaltungen verwirklichen.

- Dieser Ivlaskenwechsler muss bei den heute meistverwendeten Vakuumaufdampfanlagen in den Rezipienten der Aufdampfanlage eingebaut werden. Das erschwert die Kontrolle des Kaskenwcehslers und verteuert die Vakuumanlage.

- Zwischenprodukte der Schaltungsherstellung können nicht an Lager gelegt werden.

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k) Subtraktives Verfahren:

- Es können feinere Strukturen als beim additiven Verfahren realisiert werden.

- Die Herstellung von Masken geschieht auf dem einfachen, photοgraphischen Weg»

- Zwischenprodukte der Schaltungsherstellung können an Lager gelegt werden.

- Das Passivieren der Schaltung oder von Teilen davon bietet Schwierigkeiten.

- Das galvanische Verdicken von Leiterbahnen ist schwierig. ·

Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das die Nachteile der bisher bekannten Verfahren weitgehend vermeidet. ν /

Das erfxndungsgemasse Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Schicht vor dem Aufbringen der zweiten leitfähigen Schicht einer selektiven Formätzung zur Freilegung mindestens eines zu kontaktierenden Bereiches der ersten leitfähigen Schicht unter Verwendung einer Aetzmaske unterzogen wird und dass danach auf die im Bereich der Ausätzung der isolierenden Schicht freiliegende erste leitfähige Schicht die zweite leitfähige Schicht aufgebracht wird.

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Es ist zweckmässig, wenn zur Herstellung einer Dünnschichtsehaltung mit Widerstandselementen auf das Substrat eine Widerstandsschicht und darüber eine "Vorzugsweise das gesarate Substrat bedeckende Isolierschicht aufgebracht wird, dass danach die Isolierschicht einer selektiven Formätzung zur Freilegung der Kontaktstellen der Widerstandsschicht unterzogen wird und dass danach Kontaktmaterial in den Ausätzungen der Isolierschicht abgeschieden"wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen j

Fig.l bis 3 eine erste beispielsweise Ausführungsform

des erfindungsgeinässen Verfahrens} und

Pig.4 bis 6 eine zweite beispielsweise Ausführungsform

des erfindungsgeinässen Verfahrens.

Bei dem anhand der Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel v/ird auf ein sehr feinkörniges Aluminiumoxidsubstrat (AIpO,) 1 von einer Dicke von 0,625mm eine aus NiGr bestehende Widerstandsschicht 2 von 300 A Dicke aufgedampft. Ueber die Widers tand s schidlit 2 wird dann eine etwa 500 A dicke, elektrisch isolierende Schutzschicht 3 aus SiO aufgedampft.

Das derart erhaltene Produkt kann nun, falls erwünscht, vorgealtert und bis zur Weiterbearbeitung an Lager gelegt werden.

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Oi O I C O / C

Zur weiteren Bearbeitving wird nun die Isolierschicht 3 mit einem lichtempfindlichen Lack, einea sogenannten Photolack, überzogen, und die derart erhaltene Schicht durch eine dem > gewünschten Aetzmuster entsprechende Photomaske belichtet und anschliessend entwickelt, so dass eine Aetzmaske 4 entsteht. ■■■_■"-

Danach kann die aus SiO bestehende Isolierschicht 3 mittels Plusssäure.und die aus KiCr "bestellende Widerstandsschicht mittels HN(K und HCl an den durea die gewünschte Form der Widerstandsschicht bestimmten Stellen 5 und 6 weggeätzt werden. ' .

Das derart erhaltene und in Figur" 2 dargestellte Zwischenprodukt wird nun gesäubert, die verbliebene Oberfläche der Isolierschicht 3 erneut mit einem .lichtempfindlichen Photolack überzogen und diese Phötolseksehicht durch Verwendung einer dem weiteren gewünschten Aetzmuster entsprechenden Photomaske belichtet und anschliessend entwickelt, so dass eine neue Aetzmaske 7 entsteht. Sät Hilfe dieser zweiten Aetzmaske 7 können nun weitere Stellen 8 der aus SiO bestehenden Isolierschicht 3 mittels Fliisssäure weggeätzt und entsprechende Stellen der aus MiGr bestehenden Widerstandsschicht freigelegt werden·

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Auf diese ί/eise entstehen bestimmte, aus Widerstandsmaterial bestehende Muster mit darauf angeordneten* aus Isoliermaterial bestehenden Bereichen. Diese aus Isoliermaterial bestehenden Bereiche dienen beim nachfolgenden galvanischen Auftragungsverfahren als Auftragungsmaske.

Dieses Auftragungsverfahren besteht darin, dass man in einem stromlosen Nickelbad auf bekannte Weise auf auto— katalytischer Basis mit Dimethylaminboran als Reduktionsmittel die freiliegenden liiCr-Stellen auf 5 u verdickt, wodurch zum Beispiel in Figur 3 die beiden Leiter 9 und IO entstehen·

Die Isolierschicht 3 bleibt auf der Widerstandsschicht und dient weiterhin als Schutz gegen mechanische Beschädigungen' oder gegen aggressive Chemikalien. Falls erwünscht, können die derart erhaltenen Schaltkreise selbstverständlich auf übliche Weise weiter verarbeitet werden.

Durch Aufdampfen einer weiteren elektrisch leitenden Schicht auf die isolierende Schicht 3 sind zum Beispiel Kondensatoren herstellbar.

Wie aus äen Figuren 4 bis 6 ersichtlich, ist die Wegätzung der unervTÜnschten Materialien auch in anderer Reihenfolge möglich, indem man nach dem Auftragen der Widerstands-

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schiclit 2 void, der Isolierschicht 3 auf das elektrisch isolierende Substrat 1 die Isolierschicht 3 mit einer solchen Aetzmaske 4 überdeckt, dass der gesamte wegzuätzende Bereich 11 der Isolierschicht 3 freiliegt. Nach dem Wegätzen der unerwünschten Stellen 11 der Isolierschicht mittels Plusssäure werden die zu "beschichtenden Oberflächenbereiche des Y/iderstandsmaterials 2 mit einer entsprechend geformten zweiten Aetzmaske 12 überdeckt und ans chliess end auf bekannte Weise die freiliegenden Bereiche 13 der Widerstandsmaterialschicht 2 weggeätzt.

Auf diese Weise entstehen ebenfalls bestimmte, aus Widerstandsmaterial bestehende Huster mit darauf angeordneten, aus Isoliermaterial bestehenden Bereichen; Diese aus Isoliermaterial bestehenden Bereiche dienen wie beim •anhand der Figuren 1 bis 3 erläuterten Ausführungsbeispiel bei einem nachfolgenden galvanischen Auftragungsverfahren zur Bildung der Leiter 9 und 10 als Auftragungsmaske und am fertigen Erzeugnis als Schutzschicht gegen mechanische und chemische Einwirkungen.

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Claims

- 9 - 26/73 PATEHgANSPRUEGHE

1. Verfahren zur Herstellung von aus Schichten "bestehenden Schaltungen, insbesondere von Dünnschichtschaltungen,"bei dem auf ein elektrisch isolierendes Substrat eine erste elektrisch leitfähige Schicht, darüber eine elektrisch isolierende Schicht und danach eine zweite elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Schicht (3) vor dem Aufbringen der zweiten leitfähigen Schicht (5) einer selektiven Formätzung zur Freilegung mindestens eines zu kontaktierenden Bereiches der ersten leitfähigen Schicht (2) unter Verwendung einer Aetzmaske (4) unterzogen wird und dass danach auf die im Bereich der Ausätzung (6) der isolierenden Schicht (3) freiliegende ] erste leitfähige Schicht (2) die zweite leitfähige Schicht (5) aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, die erste leitfähige Schicht (2) wenigstens abschnittsweise (ohne Flächenmuster) formunselektiv auf das Substrat (1) aufgebracht und danach einer Formätzung.unterζοgen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

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das Formätzen der ersten leitfälligen Schicht (2)nach dem Aufbringen der isolierenden Schicht (3) durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass das Formätzen der ersten leitfähigen Schicht (2) vor dem Pormätzen der isolierenden Schicht durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Schicht (3) mit vollständiger Ueber— deckung der ersten leitfähigen Schicht (2) aufgebracht

wird. ■ ■ ' - .

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekeimzeichnet, dass die zweite leitfähige Schicht (5) fonaselektiv im / Bereich der freiliegenden ersten leitfähigen Schicht

. durch ein galvanisches Bad aufgebracht mrd.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

dass die Abscheidung der zweiten leitfähigen Schicht (5) aus einem galvanischen Bad stromlos durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zu kontaktierende

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Bereich, der ersten leitfahigen Schielrfc (2) formselektiv mit einer Auflage aus einem Leitlack versehen wird.

9. Verfahren nach, einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, dass eine die erste leitfähige Schicht an ihrer Oberfläche passivierende Isolierschicht (3) aufgebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer Dünnschichtschaltung mit Widerstandselementen auf das Substrat (1) eine Widerstandsschicht (2) und darüber eine vorzugsweise das gesamte Substrat bedeckende Isolierschicht (3) aufgebracht wird, dass danach die Isolierschicht einer selektiven Formätzung zur Freilegung der Kontaktstellen der Widerstandsschicht (2) unterzogen wird und dass danach Kontaktmaterial (5) in den Ausätzungen der Isolierschicht abgeschieden wird.

Aktienge.sells chaf t BROWN₃ BOVERI & CIE.

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